[B]2 基于機(jī)電一體化的織機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)成功案例[/B]
2.1張力控制變頻收卷系統(tǒng)
紡織機(jī)械如:漿紗機(jī)、漿染聯(lián)合機(jī)、并軸機(jī)等設(shè)備都會(huì)有收卷的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的收卷都采用機(jī)械傳動(dòng),但機(jī)械同軸傳動(dòng)的機(jī)械磨損是非常嚴(yán)重的,同軸傳動(dòng)部分的機(jī)械平均壽命基本上是一年左右,難于維護(hù)而且維護(hù)費(fèi)用高,由于是連續(xù)性生產(chǎn),設(shè)備開(kāi)機(jī)后不允許中途停車(chē),意外停車(chē)會(huì)造成巨大浪費(fèi)。張力控制變頻收卷系統(tǒng)可取代傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),保證整個(gè)收卷過(guò)程穩(wěn)定,避免小卷時(shí)張力過(guò)大,大卷啟動(dòng)時(shí)松紗的現(xiàn)象,該系統(tǒng)借助臺(tái)達(dá)公司的變頻器采用閉環(huán)矢量控制方案實(shí)現(xiàn)恒張力控制。為了保證恒張力,要求電對(duì)不同的操作過(guò)程要進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。即在小卷啟動(dòng)的瞬間、加速、減速、停車(chē)和大卷啟動(dòng)時(shí),要在不同卷經(jīng)時(shí)進(jìn)行不同的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償,保證收卷的整個(gè)過(guò)程中,避免小卷時(shí)張力過(guò)大;大卷啟動(dòng)時(shí)松紗的現(xiàn)象,
圖1是單臺(tái)張力控制變頻收卷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
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圖1 系統(tǒng)構(gòu)成及系統(tǒng)框圖
該系統(tǒng)可滿(mǎn)足以下工藝要求:在收卷的整個(gè)過(guò)程中都保持恒定的張力;在啟動(dòng)小卷時(shí)不會(huì)因張力過(guò)大而斷紗,大卷啟動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生松紗,即使在加速、減速、停止的狀態(tài)下也不會(huì)有上述情況出現(xiàn);可量化設(shè)定張力大小并顯示實(shí)際卷徑的大小?! ?BR> 其優(yōu)點(diǎn)在于:張力在人機(jī)界面上設(shè)定,人性化的操作;采用長(zhǎng)遠(yuǎn)卷徑遞歸、空心卷徑激活時(shí)張力線性遞加、張力錐度計(jì)算和轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償動(dòng)態(tài)調(diào)整等先進(jìn)控制算法;卷徑實(shí)時(shí)計(jì)算精確度高,保證了收卷電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩平滑性能好,由于在計(jì)算卷徑時(shí)加入了卷徑遞歸運(yùn)算,在操作失誤時(shí)可自己糾正卷徑到正確值;收卷裝置轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大,當(dāng)卷徑由小變大,如果操作人員進(jìn)行加速、減速、停車(chē)、再激活時(shí)極易造成爆紗、松紗現(xiàn)象,直接影響紗的質(zhì)量,實(shí)施變頻收卷改造后,系統(tǒng)收卷穩(wěn)定,張力始終恒定;在傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)收卷基礎(chǔ)上改造成變頻收卷,基本上不需對(duì)原有機(jī)械進(jìn)行改造,兩三天就能安裝調(diào)試完成,非常簡(jiǎn)便而且造價(jià)低;克服了機(jī)械收卷對(duì)機(jī)械磨損的弊端,延長(zhǎng)了機(jī)械的使用壽命,設(shè)備維護(hù)使用方便。值得注意的是該系統(tǒng)用工控機(jī)極易實(shí)現(xiàn)群控,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管控一體化。
2.2簾子布織機(jī)電控系統(tǒng)
簾子布織機(jī)是劍桿織機(jī)的一個(gè)特類(lèi),除具有一般織機(jī)性能外有其特殊性。以往簾子布織機(jī)電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下:主控部分采用單片機(jī)控制,包括主機(jī)采用離合器控制、顯示部分一般采用LCD;送經(jīng)/卷曲(包括大卷裝)大部分采用機(jī)械聯(lián)軸控制,即使采用變頻控制,一般也只用模擬控制方案控制其中的某一部分,其缺點(diǎn)是:機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難于維修,通過(guò)機(jī)械實(shí)現(xiàn)傳動(dòng);車(chē)速一般不是很快,一般在200轉(zhuǎn)/分~350轉(zhuǎn)/分;顯示信息不完善、自動(dòng)化程度不高。
采用以臺(tái)達(dá) ES型PLC、DOP-A型HIM、B/M型變頻器構(gòu)建的新穎電控系統(tǒng),如圖2所示。其創(chuàng)新主要體現(xiàn)于:主機(jī)采用臺(tái)達(dá) B型矢量型變頻器控制,擺脫了傳統(tǒng)的離合器控制模式,可實(shí)現(xiàn)主機(jī)電氣無(wú)極調(diào)速功能;送經(jīng)電機(jī)、卷曲電機(jī)、大卷裝均采用臺(tái)達(dá) M型變頻器控制;運(yùn)用臺(tái)達(dá) MODBUS通訊協(xié)議構(gòu)建主機(jī)、送經(jīng)電機(jī)、卷曲電機(jī)、大卷裝控制系統(tǒng);擺脫了傳統(tǒng)的模擬量控制;信號(hào)采集、處理采用臺(tái)達(dá)ES型PLC作為CPU處理中心;顯示采用臺(tái)達(dá)人機(jī)界面,擺脫了傳統(tǒng)的LCD模式。上述優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)織機(jī)控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的:機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)單化;可高達(dá)450轉(zhuǎn)/分,這是同類(lèi)機(jī)種高不可攀的車(chē)速;主機(jī)采用變頻控制,使織機(jī)車(chē)速可實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速控制。
該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝的邏輯有:快車(chē)、慢車(chē)、點(diǎn)動(dòng)、機(jī)頭布開(kāi)車(chē)、緊經(jīng)/松經(jīng)、卷布/退布、正常停車(chē)、經(jīng)停、緯停、緯停、計(jì)數(shù)到停車(chē)和急停等。由于系統(tǒng)主機(jī)、送經(jīng)電機(jī)、卷曲電機(jī)、大卷轉(zhuǎn)均采用變頻控制,根據(jù)工藝和織物要求必須對(duì)其采用同步控制,即快車(chē)啟動(dòng)過(guò)程、調(diào)速過(guò)程、停車(chē)過(guò)程、點(diǎn)動(dòng)過(guò)程、慢車(chē)過(guò)程、緊經(jīng)/松經(jīng)過(guò)程均要有相應(yīng)的同步工藝控制要求,主機(jī)改變整機(jī)速度,緯密改變卷取速度,卷曲張力改變大卷裝速度,送經(jīng)張力改變送經(jīng)速度。系統(tǒng)已在江蘇泰州化纖廠投入使用,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、界面簡(jiǎn)潔、穩(wěn)定可靠,成本低廉等特征,是傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的最佳替代產(chǎn)品。
2.3毛巾織機(jī)天經(jīng)電氣控制系統(tǒng)
毛巾織機(jī)是劍桿織機(jī)一種,它和普通劍桿織機(jī)的主要區(qū)別在于毛巾織機(jī)比普通劍桿織機(jī)多了一個(gè)經(jīng)軸,即天經(jīng)。由于是雙經(jīng)系統(tǒng),其控制比一般織機(jī)的電控系統(tǒng)復(fù)雜,但毛巾織機(jī)天經(jīng)相對(duì)來(lái)說(shuō)又有一定的獨(dú)立性和特殊性,獨(dú)立性在于它其它控制部分之間只存在張力、緯密、速度、起停的同步,特殊性在于在
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圖2 簾子布之機(jī)電控箱內(nèi)示圖
整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中存在三個(gè)張力段、三個(gè)緯密,這和地經(jīng)(普通織機(jī)的經(jīng)軸)有著明顯的區(qū)別??刂葡到y(tǒng)硬件均采用DELTA 自動(dòng)化產(chǎn)品,EH型可編程控制器、ASD-A 型伺服控制器和TP04G文本顯示,便于系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)。系統(tǒng)軟件算法特點(diǎn):以張力設(shè)定值為基準(zhǔn)、以張力測(cè)量值為參考,通過(guò)速度來(lái)改變張力;當(dāng)前速度為初始速度+脈沖增量速度+PID增量速度之和;脈沖速度增量權(quán)值和PID速度增量權(quán)值不是固定的,在不同的經(jīng)直經(jīng)值段是不一樣的。毛巾織機(jī)天經(jīng)電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用如圖3所示。
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圖3 織機(jī)廠家毛巾織機(jī)一角
系統(tǒng)構(gòu)架:硬件構(gòu)架,TP04+EHPLC+ASD;軟件構(gòu)架,TP04+EHPLC。
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,界面友好,整個(gè)系統(tǒng)采用臺(tái)達(dá)自動(dòng)化產(chǎn)品構(gòu)成,系統(tǒng)性?xún)r(jià)比高,應(yīng)用效果良好,受到客戶(hù)認(rèn)同。
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2.4國(guó)產(chǎn)化劍桿織機(jī)電氣控制系統(tǒng)
國(guó)外劍桿織機(jī)普遍采用微機(jī)群控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電子選緯、電子多臂等控制,具有自診斷和數(shù)據(jù)采集管理等多種功能。現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)織機(jī)主要是20世紀(jì)80年代國(guó)外機(jī)型的改進(jìn),大多采用商用微機(jī),檔次不一,相比之下,差距較大。近年來(lái),國(guó)內(nèi)眾多廠家使用臺(tái)達(dá)EHPLC為核心研制的劍桿織機(jī)電氣控制系統(tǒng)大大縮短了這個(gè)差距,為了提高控制系統(tǒng)的可靠性,系統(tǒng)硬件采用臺(tái)達(dá)公司的DVPEH3200TPLC,配置給公司的TD220中文文本界面。該系統(tǒng)人機(jī)界面的中文信息使操作維修變得方便快捷,可方便地設(shè)定各種織機(jī)工藝參數(shù)、選緯參數(shù)和生產(chǎn)管理數(shù)據(jù),故障信息在接口上自動(dòng)顯示。軟件系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多種功能:如診斷保護(hù)、參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)保存、選緯等功能。該系統(tǒng)特點(diǎn)是:?jiǎn)?dòng)迅速,在第一次打緯時(shí),織機(jī)車(chē)就可達(dá)到或接近正常運(yùn)轉(zhuǎn)速度,采用高壓?jiǎn)?dòng);制動(dòng)平穩(wěn)快捷,停車(chē)位置準(zhǔn)確,有利于重新開(kāi)車(chē)啟動(dòng),響應(yīng)時(shí)間快;操作方便,有正常啟、制動(dòng)功能,可實(shí)現(xiàn)某些特殊操作,如選緯工藝設(shè)定、點(diǎn)動(dòng)、停手動(dòng)、正反尋車(chē)等。
該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、接口簡(jiǎn)潔、運(yùn)行穩(wěn)定可靠和成本低廉等優(yōu)點(diǎn),在山東聊城劍桿織機(jī)投運(yùn)效果令用戶(hù)滿(mǎn)意,是傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的最佳替代產(chǎn)品。
2.5三經(jīng)軸重磅織機(jī)電控系統(tǒng)
重磅織機(jī)與一般織機(jī)的區(qū)別主要在于:其劍桿不是一般的繞性劍桿,而是剛性劍桿,它能完成一般織機(jī)無(wú)法做的事(如重磅織機(jī)能織玻璃纖緯產(chǎn)品),它的織物一般可以是牛仔布等重、厚織物,這是一般織機(jī)不能實(shí)現(xiàn)的。三經(jīng)軸重磅織機(jī)是在一般重磅織機(jī)的基礎(chǔ)上添加了兩個(gè)天經(jīng)軸、一個(gè)大卷裝,其目的是實(shí)現(xiàn)客戶(hù)需求雙層布織物的功能。
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圖4 系統(tǒng)構(gòu)架圖
三經(jīng)軸重磅織機(jī)電控系統(tǒng)由主控和三經(jīng)軸電控部分組成。主控部分實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸控制,包括:點(diǎn)動(dòng)、開(kāi)車(chē)、經(jīng)停、緯停等功能,由單片機(jī)+LCD完成。三經(jīng)軸部分采用DELTA A型7.5人機(jī)界面、EH型20點(diǎn)可編程控制器(晶體管輸出)、三臺(tái)0.75KW A型交流伺服驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)360線增量型編碼器組成。該系統(tǒng)以可編程控制器為CPU;以人機(jī)界面為參數(shù)設(shè)定接口界面;采用MODBUS協(xié)議對(duì)大卷裝通訊控制;對(duì)兩天經(jīng)采用高速脈沖控制。系統(tǒng)構(gòu)架如圖4所示,三伺服分別控制1、2天經(jīng)、大卷裝設(shè)備;伺服1、2采用pt模式脈沖控制;大卷裝伺服采用DELTA MODBUS RTU通訊控制(PLC為MASTER、大卷裝伺服為SLAVER);編碼器裝在主軸上,用以測(cè)試角度;DVP20EH00T可編程控制器帶有兩路200KHZ脈沖輸出端。人機(jī)部分界面主畫(huà)面如圖5 所示,該畫(huà)面上部分用來(lái)處理送經(jīng)角度、編碼器角度、步驟設(shè)定;下部分畫(huà)面主要用來(lái)設(shè)定1、2天經(jīng)軸的每步驟速度大??;PLC以總步驟數(shù)來(lái)對(duì)1、2經(jīng)軸速度輪流控制
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圖5 界面主畫(huà)面
該織機(jī)的工藝是根據(jù)織物工藝來(lái)決定的,系統(tǒng)有以下工藝特點(diǎn):雙經(jīng)軸同步,在啟動(dòng)、停車(chē)、運(yùn)行過(guò)程中兩軸同步運(yùn)行,如果不同步織物布面會(huì)有痕出現(xiàn)(即不平),同時(shí)每步驟都要有相應(yīng)速度/轉(zhuǎn)度;雙層布結(jié)構(gòu),織物是玻璃纖緯材料,在形成雙層布過(guò)程中有兩個(gè)方式,即8字形和X形。兩種形式的布面對(duì)電氣工藝,即PLC編程思路產(chǎn)生很大的區(qū)別,在這里,主要是8字形工藝;打緯角度與送經(jīng)時(shí)間,主軸360度,打緯是存在一定角度的,根據(jù)不同織機(jī)在實(shí)際調(diào)試中是不同的,一般在100-350度范圍,在0-360度之間,雙天經(jīng)軸送經(jīng)量、送經(jīng)時(shí)間要和打緯同步;多臂機(jī)步驟與送經(jīng)量,本系統(tǒng)是機(jī)械控制,即多臂紙孔決定多臂機(jī)工作(綜框工作),它的全部驟為30步,每步送經(jīng)電機(jī)有相應(yīng)速度對(duì)應(yīng),用編碼器計(jì)算其運(yùn)轉(zhuǎn)步驟。
2.6高速并條機(jī)電氣控制系統(tǒng)
并條是棉紡工序的關(guān)鍵,并條機(jī)能適應(yīng)純棉紡、棉型化纖及中長(zhǎng)纖維的純紡與混紡等多種工藝的并合牽伸,以提高棉條長(zhǎng)片段均勻度及纖維的伸直平行,使不同質(zhì)量的纖維在棉條中的混合更均勻??捎糜诰岷笠坏啦l,縮短了流程,具有較好的熟條質(zhì)量,尤其是降低重量不勻率、改善條干CV值效果明顯。
傳動(dòng)系統(tǒng)主電機(jī)可為雙速電機(jī),大多均為變頻電機(jī),其調(diào)速方便、準(zhǔn)確,啟動(dòng)平穩(wěn),開(kāi)速時(shí)間可調(diào)且節(jié)電效果明顯,制動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)可靠。整個(gè)并條機(jī)的過(guò)程控制、故障診斷、紅外線自停及簡(jiǎn)單的日常數(shù)據(jù)處理仍由PLC實(shí)現(xiàn),由PLC統(tǒng)一協(xié)調(diào)整個(gè)自調(diào)勻整系統(tǒng),勻整系統(tǒng)如圖6所示。
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圖6 勻整系統(tǒng)示意義圖
電氣控制系統(tǒng)選用臺(tái)達(dá)可編程控制器PLC,觸摸屏控制,實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。觸控式控制面板能顯示相關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)值,能在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下設(shè)定輸出速度,能對(duì)異常警報(bào)斷電記憶,方便管理和調(diào)整及檢測(cè)。主電機(jī)采用
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圖7 人機(jī)交互主畫(huà)面
變頻調(diào)速,起動(dòng)平穩(wěn)??删幊炭仄鳎?nbsp;PLC )與人機(jī)界面聯(lián)為一體,完成該機(jī)的邏輯控制與故障診斷功能??垢蓴_能力強(qiáng),運(yùn)轉(zhuǎn)可靠.通過(guò)觸摸式人機(jī)界面,可方便設(shè)定各種工藝參數(shù)。具體配置選擇典型的臺(tái)達(dá)機(jī)電套餐產(chǎn)品,PLC:DVP24ES00R2;HMI:DOPA57GSTD;AMD:VFD055M43A。 人機(jī)與PLC通訊采用rs232 com1,modbus ASCII/9600/7/1/even mode。人機(jī)觸模屏上顯示出條長(zhǎng)度,出條速度,班產(chǎn),單桶長(zhǎng)度等, 設(shè)定速度和時(shí)間,可以設(shè)定4個(gè)班次,進(jìn)行產(chǎn)量統(tǒng)計(jì),監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài),實(shí)時(shí)報(bào)警。人機(jī)交互主畫(huà)面如圖7所示。
2.7玻璃纖維后處理電控系統(tǒng)
電子材料玻璃纖維布代表了當(dāng)今玻璃纖維精密織造的最高水平,電子級(jí)玻璃纖維中國(guó)俗稱(chēng)”E布”,
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圖8 玻璃纖維后處理系統(tǒng)工藝過(guò)程示意圖
一般經(jīng)織造、脫蠟、表面涂偶聯(lián)劑等工序制造。玻璃纖維后處理設(shè)備分開(kāi)卷機(jī)構(gòu),浸涂機(jī)構(gòu)(浸涂表面涂偶聯(lián)劑),烘烤機(jī)構(gòu),前牽引,后牽引,收卷部份。玻璃纖維后處理系統(tǒng)要求:開(kāi)卷部分恒張力控制,速度可以調(diào)節(jié);收卷部分變張力控制,張力變化,達(dá)到收緊纖維,收卷整齊,間隙均勻;后牽引部分,要求收緊后和前牽引同步;可以測(cè)定纖維長(zhǎng)度誤差在1MM,糾偏要求誤差無(wú)1MM。玻璃纖維后處理系統(tǒng)工藝示意圖如圖8所示。
電氣系統(tǒng)配置:人機(jī)對(duì)話選臺(tái)達(dá)文本顯示器TP04;控制器,PLC DVP32EH00R2;
變頻器,VFD022M43A(前牽引控制),VFD022M43A(后牽引控制);烘箱部分,VFD055M43Ax4循環(huán)風(fēng)機(jī), VFD055M43A排氣電機(jī)將浸涂后的纖維布進(jìn)入4個(gè)烘烤箱中烘烤,4個(gè)烘箱的溫度由溫控器控制,溫控器選用臺(tái)達(dá)的DTA4896,總共4個(gè)單獨(dú)控制溫度;總共4臺(tái)VDF055M43A變頻器拖動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī),1臺(tái)3.7KW排廢風(fēng)機(jī), 選用VFD037M43A;收卷控制,收卷伺服控制,伺服電機(jī)ASMT30M250AK,伺服驅(qū)動(dòng)器ASDA-A3021MA;編碼器,測(cè)定纖維長(zhǎng)度,1PLUSE/1MM。電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖9 所示。
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圖9 電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
該系統(tǒng)采用的臺(tái)達(dá)EH高功能可編程控制器、變頻器、文本顯示器和中慣量伺服系統(tǒng)在玻璃纖維后處理生產(chǎn)線上得到了成功的應(yīng)用, 以控制大卷徑放料和收料。全套機(jī)電產(chǎn)品高性能的表現(xiàn)方便了用戶(hù)的維護(hù)和使用, 系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,受到用戶(hù)的好評(píng), 這是其它產(chǎn)品所無(wú)法比擬的. 提高了中國(guó)纖維布處理能力和中國(guó)電子印刷板設(shè)備水平。
[B]3 整體解決方案的特征[/B]
以上提及的只是臺(tái)達(dá)工控產(chǎn)品提供整體配套的織機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案的部分典型成功案例。這些解決方案在設(shè)計(jì)時(shí)都根據(jù)用戶(hù)的要求及未來(lái)發(fā)展的需要,如企業(yè)信息化的需要有利于單機(jī)系統(tǒng)在大范圍內(nèi)的集成等等,不同程度地考慮了向更高層次的發(fā)展如集成化、網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化、綜合管理等方面的需求,給系統(tǒng)擴(kuò)展和升級(jí)留有空間,可以根據(jù)用戶(hù)要求定制,給用戶(hù)提供穩(wěn)定可靠,可操作性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性好及功能齊全、性能優(yōu)異的織機(jī)自動(dòng)化工控系統(tǒng),它們可在第三方軟件系統(tǒng)的支持下,構(gòu)建新的系統(tǒng)使原織機(jī)機(jī)電一體化工控系統(tǒng)隨時(shí)間推移而增值和延長(zhǎng)項(xiàng)目的生命周期,從整體上可進(jìn)一步提高系統(tǒng)建設(shè)的投資回報(bào)率。
[B]4 結(jié)束語(yǔ)[/B]
上述列舉的只是部分成功案例,這些成果的取得都是在用戶(hù)的積極支持與參與下共同創(chuàng)造的,在此我們向客戶(hù)和支持單位表示深深的感謝。走新型工業(yè)化的道路,用信息化帶動(dòng)工業(yè)化已經(jīng)成為勢(shì)不可擋的歷史潮流,中國(guó)人要走中國(guó)特色的科技創(chuàng)新之路,遵循這樣的思路,我們正在努力工作,不斷改進(jìn)產(chǎn)品,提高產(chǎn)品的質(zhì)量。










